[发明专利]基于PMF-FFT的短突发信号快速捕获方法及系统

说明书

本发明公开了基于PMF‑FFT的短突发信号快速捕获方法及系统，涉及卫星通信系统信号处理，步骤如下：S1、下混频；S2、将基带信号输入部分匹配滤波器，将输出的信号进行叠加；S3、将叠加后的信号进行窗函数滤波，得到窗函数滤波信号；S4、对窗函数滤波信号进行补零；S5、对补零后的窗函数滤波信号进行快速傅里叶变换，得到FFT输出模值的最大值；S6、判断FFT输出模值的最大值是否超过判决阈值，若超过，则信号捕获成功，输出接收的中频信号对应的多普勒频偏和码相位，并更新输出的多普勒频偏；若未超过，则返回中频信号采样，并更新码相位，再次判断FFT输出模值的最大值是否超过判决阈值，解决了信号捕获中计算复杂度高、捕获时间长的问题。

技术领域

本发明涉及卫星通信系统信号处理领域，具体涉及基于PMF-FFT的短突发信号快速捕获方法及系统。

背景技术

针对短时突发扩频通信，现有的捕获技术主要有如下几类：

(1)时域相关法，通过不断地调整本地码相位和载波频率来进行二维搜索，通过相关性计算并设置对应的判定阈值来实现信号的捕获。这种方法捕获耗时长，速度慢，导致实时性较差；

(2)频域相关法，利用变换域使用费快速傅里叶变换(FFT)和快速傅里叶逆变换(IFFT)来实现频偏估计和码相位估计，这种方法计算复杂度高，资源消耗量大，工程上难以实现。

发明内容

本发明目的在于解决信号捕获时间长、计算复杂度高，提供计算复杂度低的短突发信号快速捕获方法及系统，解决了捕获技术中计算复杂度高、捕获时间长的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于PMF-FFT的短突发信号快速捕获方法，包括以下步骤：

S1、对采样后的中频信号与载波信号进行下混频，输出I、Q基带信号；

S2、I、Q基带信号的码作为部分匹配滤波器的滤波系数，将I、Q基带信号分为K组分别输入至对应K个M阶部分匹配滤波器中，滤除带宽外的噪声及杂波信号，得到K组I、Q部分匹配滤波信号；

S3、将对应组的I、Q部分匹配滤波信号相叠加，得到K个叠加信号，对叠加信号进行窗函数滤波，得到K个窗函数滤波信号；

S4、对K个窗函数滤波信号进行补零操作，在其之后补入N-K个零，其中N为2的幂次方，且有N≥K；

S5、对补零操作后的窗函数滤波信号进行N点快速傅里叶变换，得到N个FFT输出模值，对N个FFT输出模值进行谱峰搜索，找出N个FFT输出模值中的最大值；

S6、将FFT输出模值的最大值与判决阈值相比较，判断信号捕获是否成功。

上述判决阈值视情况而定，与使用的码型和滤波器个数等有关，上述方法中，将I、Q基带信号的码作为部分匹配滤波器的滤波系数，通过调整本地码相位和载波频率来进行搜索，减小了计算量；对I、Q部分匹配滤波信号进行快速傅里叶变换，实现了高速捕获信号；为避免被截取的信号频谱发生畸变，在快速傅里叶变换之前进行窗函数滤波，减少了频谱能量泄漏，改善了扇贝衰减的问题，降低了虚警概率；上述方法实现了低复杂度的信号高速捕获。

进一步的，上述对采样后的中频信号与载波信号进行下混频之前，还包括对载波频率进行初始化操作。

进一步的，上述对采样后的中频信号与载波信号进行下混频，输出I、Q基带信号之后，还包括对输出的I、Q基带信号进行低通滤波处理，滤除高频信号。

进一步的，上述中频信号采样包括以下步骤：

A1、接收中频信号；

A2、对接收的中频信号进行带通滤波处理；

A3、对经过带通滤波处理后的中频信号进行A/D采样。